ВВЕДЕНИЕ 4
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Модельные бислойные липидные мембраны 6
1.2 Магнетофекция 14
1.4 Влияние магнитных наночастиц на липидные мембраны 22
1.5 Выводы к главе 1 25
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 27
2.1 Подготовка эксперимента 27
2.2 Наночастицы 30
2.3 Методика проведения эксперимента 32
2.4 Обработка результатов 34
3 РЕЗУЛЬТАТЫ 39
3.1 Эксперименты 39
3.1.1 Различная концентрация наночастиц 39
3.1.2 Влияние магнитного поля при расположении магнита сзади 42
3.1.3 Влияние магнитного поля при расположении магнита сбоку 44
3.1.4 Влияние удаления магнитного поля 45
3.1.5 Влияние удаления магнитного поля на емкость мембраны при различной концентрации 46
ВЫВОДЫ 50
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 51
В современной биомедицине и нанотехнологии особую актуальность приобретают исследования взаимодействия магнитных наночастиц с биологическими мембранами. Это направление открывает широкие перспективы для разработки новых методов диагностики и лечения различных заболеваний, включая адресную доставку лекарственных препаратов и генетического материала.
Данное исследование имеет важное значение, так как оно позволяет глубже понять влияние магнитного поля на липидные мембраны с наночастицами. Это открывает новые перспективы в изучении взаимодействия магнитных полей с биологическими системами.
Кроме того, исследование магнитных свойств наночастиц в мембране может определить потенциал использования гидрофобных наночастиц магнетита Fe3O4 в качестве материала для разработки новых систем доставки лекарственных препаратов.
Научная новизна работы заключается в получении новых данных о влиянии гидрофобных незаряженных магнитных наночастиц на электрические характеристики модельных бислойных липидных мембран и особенностях их поведения под действием магнитного поля.
Цель исследования — изучить влияние магнитного поля на движение наночастиц внутри мембраны с использованием гидрофобных незаряженных наночастиц Fe₃O₄ для минимизации воздействия электрических полей и определить их влияние на электрические свойства мембраны.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
• Оценить зависимость проводимости и ёмкости мембраны от концентрации наночастиц Fe₃O₄.
• Оценить зависимость проводимости и ёмкости мембраны от магнитного поля.
1. Зависимость проводимости мембраны от концентрации НЧ не монотонная. При концентрациях меньших 0,33 отн. ед. проводимость растет с увеличением концентрации НЧ (что было подтверждено ранее). При концентрациях больших 0,33 отн. ед. проводимость снижается, и мембраны становятся стабильными. Данная ситуация рассматривалась в Литературе [25].
2. Проводимость и дисперсия проводимости коррелируют друг с другом k =085, то есть чем больше средняя проводимость при данной концентрации НЧ, тем больший разброс проводимостей от мембраны к мембране.
3. Магнитное поле ни продольное, ни поперечное не влияют на проводимость.
4. Когда магнитное поле убрали емкость мембраны снизилась, это уменьшение пропорционально концентрации наночастиц в мембране k=0.93.
5. При заданном магнитном поле емкость мембраны увеличивается с увеличением концентрации НЧ.
[1] Cornell B. A., Braach-Maksvytis V. L., King L. G., Osman P. D., Raguse B., Wieczorek L., Pace R. J. / A biosensor that uses ion-channel switches // Nature. 1997. Vol. 387(6633). P. 580–583. DOI: 10.1038/42432
[2] Kansy M., Senner F., Gubernator K. / Physicochemical high throughput screening: Parallel artificial membrane permeability assay in the description of passive absorption processes // Journal of Medicinal Chemistry. 1998. Vol. 41(7). P. 1007–1010. DOI: 10.1021/jm970530e
[3] Richmond D.L., Schmid E.M., Martens S., Hutchinson J.W., Weitz D.A., Shemesh T. / Forming giant vesicles with controlled membrane composition, asymmetry, and contents // Proc Natl Acad Sci U S A. 2011. Vol. 108(22). P. 9058–9063. DOI: 10.1073/pnas.1014070108
[4] J. A. Nemunaitis, M. J. Londono, S. S. Aggarwal [et al.] / Doxil (liposomal doxorubicin) in the treatment of metastatic breast cancer: clinical efficacy and safety in 1,900 patients // Cancer Chemother. Pharmacol. – 2012. – Vol. 69, № 6. – P. 1485-1493. – DOI: 10.1007/s00280-012-1922-8
[5] Ефимова А.А., Сыбачин А.В. / Стимул-чувствительные системы для доставки лекарств на основе бислойных липидных везикул: новые тенденции // Коллоидный журнал. 2023. Т. 85. № 5. С. 566-582.
[6] Plank C., Schillinger U., Scherer F., Bergemann C., Remy J.-S., Krötz F., Anton M., Lausier J., Rosenecker J. / The magnetofection method: using magnetic force to enhance gene delivery // Biological Chemistry. 2003. Vol. 384. № 5. P. 737–747. DOI: 10.1515/BC.2003.082.
[7] Scherer F. Establishment of magnetofection / A novel method using superparamagnetic nanoparticles and magnetic force to enhance and to target nucleic acid delivery: дис. д-ра биол. наук. Ludwig-Maximilians-Universität München, 2006. — 184 с.
[8] Schwerdt J.I., Goya G.F., Calatayud M.P., Hereñú C.B., Reggiani P.C., Goya R.G. / Magnetic field-assisted gene delivery: achievements and therapeutic potential // Current Gene Therapy. 2012. Vol. 12. № 2. P. 116–126. DOI: 10.2174/156652312800099616.
[9] Danthanarayana A.N., Manatunga D.C., de Silva R.M., Chandrasekharan N.V., de Silva K.M.N. / Magnetofection and isolation of DNA using polyethyleneimine functionalized magnetic iron oxide nanoparticles // Royal Society Open Science. 2018. Т. 5, № 12. С. 181369. DOI: 10.1098/rsos.181369.
[10] Furlani E.P., Xue X. Field / Force and transport analysis for magnetic particle-based gene delivery // Microfluidics and Nanofluidics. 2012. Т. 13, № 4. С. 589–602. DOI: 10.1007/s10404-012-0975-X
[11] Arango D., Cifuentes J., Ruiz Puentes P. et al. / Tailoring Magnetite-Nanoparticle-Based Nanocarriers for Gene Delivery: Exploiting CRISPRa Potential in Reducing Conditions // Nanomaterials. 2023. Т. 13, № 11. С. 1782. DOI: 10.3390/nano13111782
[12] González B., Ruiz-Hernández E., Feito M.J. et al. / Covalently Bonded Dendrimer-Maghemite Nanosystems: Nonviral Vectors for in vitro Gene Magnetofection // Journal of Materials Chemistry. 2011. Т. 21, № 12. С. 4598–4604. DOI: 10.1039/C0JM03526B
[13] Zhang L., Li Y., Yu J.C., Chan K.M. / Redox-Responsive Controlled DNA Transfection and Gene Silencing Based on Polymer-Conjugated Magnetic Nanoparticles // RSC Advances. 2016. Т. 6, № 76. С. 72155–72164. DOI: 10.1039/C6RA16578H
[14] Zuvin M., Kuruoglu E., Kaya V.O. et al. / Magnetofection of Green Fluorescent Protein Encoding DNA-Bearing Polyethyleneimine-Coated Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles to Human Breast Cancer Cells // ACS Omega. 2019. Т. 4, № 7. С. 12366–12374. DOI: 10.1021/acsomega.9b01000
[15] Prosen L., Hudoklin S., Čemažar M., Štimac M., Tratar U., Ota M., Ščančar J., Romih R., Serša G. / Magnetic field contributes to the cellular uptake for effective therapy with magnetofection using plasmid DNA encoding against Mcam in B16F10 melanoma in vivo // Nanomedicine. 2016. Vol. 11, № 6. P. 627-641. DOI: 10.2217/nnm.16.4..25